分布式光纤监测系统在混凝土坝的研究与应用

传统大坝坝体温度测量一般使用电类温度传感器,存在信息量少,难掌握坝体内部温度场的变化等问题.为此,研究和论证适合测温的分布式光纤传感技术,并根据碾压混凝土坝温控监测的常用方法,结合先进的分布式光纤传感技术在乐昌峡水利枢纽工程的应用,通过与常规温度监测系统热电偶的对比,着重讨论了分布式光纤测温系统在碾压混凝土大坝温度测量中的可行性和先进性,同时展望分布式光纤温度监测技术在安全监测其他领域的应用前景.     

基于分布式光纤的混凝土表面温度梯度监测试验及反馈研究

高温季节浇筑混凝土时,受太阳辐射及昼夜温差的影响,混凝土浇筑仓表层温度日变幅较大,形成非线性温度梯度,由此引起的拉应力超过相应龄期混凝土的抗拉强度即产生表面裂缝。基于分布式光纤测温系统具有线测温和实时在线监测的优势,采用分布式光纤对混凝土浇筑仓表层温度进行实时在线监测,确定日变化环境气温和太阳辐射对表层混凝土的影响范围,并建立有限元模型进行温度场及徐变应力场反馈分析。研究表明,对于层厚3 m的浇筑块,表层50 cm区域的混凝土受日变化环境气温和太阳辐射影响较大。     

分布式光纤监测系统在混凝土坝的研究与应用

传统大坝坝体温度测量一般使用电类温度传感器,存在信息量少,难掌握坝体内部温度场的变化等问题。为此,研究和论证适合测温的分布式光纤传感技术,并根据碾压混凝土坝温控监测的常用方法,结合先进的分布式光纤传感技术在乐昌峡水利枢纽工程的应用,通过与常规温度监测系统热电偶的对比,着重讨论了分布式光纤测温系统在碾压混凝土大坝温度测量中的可行性和先进性,同时展望分布式光纤温度监测技术在安全监测其他领域的应用前景。     

基于子母模型联合反馈修正算法的闸墩温控防裂仿真分析

应用ANSYS软件,在运用APDL语言编制仿真程序的过程中将子母模型联合反馈修正算法应用于计算闸墩混凝土随时间变化的温度和应力,计算中在时间和空间上进行加密,计算一次子模型,就将结果反馈至母模型。采用该算法得到的温度场及应力场计算结果的精度均有所提高。在双台子河闸工程实例分析中应用此算法模拟出闸墩拆模后第105 d时受到寒潮作用导致闸墩表面开裂,与实际情况相符合,证明了在应用ANSYS进行仿真计算时运用该算法可以较为准确的模拟寒潮作用下闸墩的温度场及应力场。     

拉西瓦拱坝混凝土温度监测中的分布式光纤技术应用研究

分布式光纤传感技术越来越广泛地应用于火灾报警、电力火灾监控、温度测量、油气井温度监测等方面,近年来在水利水电工程混凝土温度监测、结构变形、渗流、应力应变监测上也在逐步推广和应用.结合拉西瓦水电站工程,利用分布式光纤传感技术实时监测坝体混凝土温度,对监测资料进行了分析并做了比较系统的应用研究.     

基于光纤传感技术的低热水泥混凝土温度监测及热学参数反演

利用分布式光纤传感技术对低热混凝土试验仓内部温度进行实时在线监测,据此建立混凝土浇筑仓三维有限元温度场仿真模型,对低热混凝土热学参数进行优化反演,并利用反演热学参数预测混凝土温度。结果表明,预测温度与光纤实测温度吻合较好,反演结果可信。     

分布式光纤测温远程控制在溪洛渡大坝中的应用

当采用多台分布式光纤测温主机对混凝土坝多坝段进行实时在线温度监测时,若人工提取测温主机的监测数据,势必削弱分布式光纤测温主机在线测温和实时监测的优势。对多坝段、多台分布式光纤测温主机远程控制系统进行了研究,结合建设中的溪洛渡特高拱坝,采用VB开发平台上的Winsock和Timer控件,将3台测温主机与服务器连接起来构成小型局域网,初步实现了分布式光纤测温远程控制。工程实践表明,该系统可以满足在测温过程中数据的实时采集及监控,为混凝土坝温度的光纤实时在线监测提供了有利的技术保证。     

基于分布式光纤的混凝土低温入仓监测试验及分析

高温季节浇筑混凝土时,气温和太阳辐射对已浇筑仓的表层混凝土温度影响大.采用分布式光纤对已浇筑仓混凝土受新浇筑混凝土的冷击过程进行实时在线监测,并建立有限元模型进行温度场及徐变应力场的反馈分析.分析表明,高温季节浇筑低温混凝土,在浇筑仓表面养护效果差的情况下,将导致下层混凝土表面温度在短时间内降低10℃以上.     

岩土与地质工程中分布式光纤传感技术研究进展

在岩土与地质工程监测领域,分布式光纤传感技术作为一种新型智能监测技术,与传统的电阻式、电感式和振弦式传感器等工程监测技术相比,其分布式、长距离、高精度、抗干扰等优势明显,成为近年来工程智能监测领域的研究热点之一.介绍了分布式光纤传感技术的分类,总结了近几年国内外分布式光纤传感技术在混凝土结构健康、桩基工程、基坑、边坡、温度场、土体变形等方面监测的最新工程实践和研究成果,以及该技术的工程布设和温度补偿方法、新型传感器与监测系统研发,并展望了岩土与地质工程分布式光纤传感技术将来的发展方向.     

基于DTS测温的万家口子水电站高碾压混凝土拱坝温度场反演分析

笔者通过分析确定了混凝土温度场仿真分析中的4个热学反演参数,以混凝土温度仿真值和分布式光纤测温系统DTS(Distributed Temperature Sensoring)实测值的差值平方和作为准则函数,对云南省万家口子水电站高碾压混凝土拱坝(167.5 m)4号坝段的三维温度场进行反演分析。反演结果与光纤监测结果十分接近,证明了反演方法具有较高的可行性和可靠性。将光纤监测温度场作为初始条件,利用反演得到的热学参数进行了正向仿真预测分析,得到更为精确的温度场分布规律,从而解决了光纤监测温度场的孤岛和跳跃性问题,可为设计和现场施工中的温控措施调整提供指导。     

近海复杂环境因素对闸墩混凝土裂缝的影响

近海大体积混凝土结构所处的外界环境以及地质条件比较复杂,对于带裂缝水闸结构来说,因所处的地理位置、气候变化以及潮汐升降水位等因素的缘故,水闸闸墩裂缝处于张合状态,这降低了水闸结构的稳定性,甚至会影响水闸结构的寿命。沿海环境温度变化对混凝土裂缝宽度变化的实际监测分析,对于混凝土结构安全耐久性评价具有一定价值,依托典型软土地基永定新河防潮闸工程,利用测缝计对闸墩裂缝宽度变化进行健康监测。主要研究运行期环境因素(以空气温度、水温以及潮汐水位为主)对闸墩裂缝的影响,采用健康安全监测软件,通过对数据的挖掘处理,得出环境温度和水位是影响闸墩水下裂缝宽度变化的敏感性因素的结论,为以后水闸闸墩裂缝的安全维护和裂缝的预防提供思路。     

基于XFEM的寒潮作用下水闸开裂性状分析

水闸普遍存在着可见和不可见的裂缝,带裂缝工作是水闸的常态,当受到寒潮的影响时,已有的细微裂缝会连通、扩展,甚至贯穿整个闸墩,严重影响结构的安全性和耐久性。扩展有限元法(XFEM)通过富集非连续位移模式,使得非连续位移场的表征独立于单元边界,可有效描述混凝土中的裂纹扩展。基于XFEM并结合热力耦合,研究了水闸在不同初始温度下,遭遇不同降温幅度及历时的寒潮作用时的渐进开裂破坏过程,并与某实际工程的开裂情况进行对比,数值模拟结果与现场情况基本吻合。研究结果表明,水闸遭遇寒潮时,靠近闸墩表面的温度与外界温度变化基本一致,靠近闸墩中心的温度变化较小,闸墩内外温差随着寒潮强度的增强而增大;闸墩混凝土的内表温差和约束是导致闸墩开裂的根本原因;裂缝分布在上下游墩头与底板相交的位置,随着寒潮强度的增强,裂缝与底板的夹角、长度及深度也随之增大,对水闸结构的不利影响也越大。因此,寒潮来临时应做好安全监测及混凝土防护工作,控制闸墩的温降以防止裂缝的开展。     

南江水库闸墩碳纤维加固处理设计探讨

针对南江水库出现的闸墩局部受拉区承载力不足的问题,从支座推力在闸墩中的传递方式出发,分析了碳纤维布在局部受拉区的合理布置方式,研究得到了加固后闸墩承载力计算公式,可为今后类似问题的处理提供参考。     

水闸混凝土结构关键部位温控防裂研究

由于水闸底板结构属于薄板结构,层厚较薄,其混凝土内部温度随年气温呈周期性变化,无稳定温度,给其最高温度控制标准的制定带来了一定困扰。为此采用有限元仿真分析方法,以某水闸为例,就水闸结构的最高温度温控标准、关键部位防裂重点及防裂措施进行了重点分析。通过计算可知,该水闸混凝土的最高温度控制标准按照32℃控制为宜;低温季节混凝土浇筑完成后及时保温可降低拉应力19%,上下层温差按照15℃控制,安全系数1.65。结果表明:水闸结构最高温度控制标准按照基础温差加闸底板结构各浇筑层第二年温度的最低值确定为宜;低温季节混凝土浇筑完成后应及时保温;闸墩与底板混凝土的上下层温差控制是闸墩结构防裂的重点之一,需从严控制。     

潮州供水枢纽拦河闸变形分析

为监控深厚软基上拦河水闸的运行安全,潮州供水枢纽布设有上下游水位、闸坝水平位移、垂直位移、扬压力和地基反力等监测项目。根据闸坝闸墩运行期水平位移和垂直位移的监测数据,分析位移值的大小、变化趋势和分布规律。结果表明东西溪水闸闸墩均随时间逐渐向下游移动,存在上游大、下游小的不均匀沉降,变形值和变形差存在一定的趋势性增大。初步判断拦河闸工作性态基本正常,后期应加强观测,及时分析反馈指导闸坝运行。     

岩基上水闸短时温度应力研究

建在岩基上的水闸闸墩和常暴露于大气中的水闸底板常产生贯穿性裂缝。为研究裂缝产生的原因,采用有限元方法,对水闸结构的短时温度应力变化及其影响因素进行了分析,尤其是分析了日照对水闸结构短时温度应力变化的影响。工程实例分析研究表明,短时温度应力是造成裂缝产生的主要原因,因此需要在水闸设计中加以考虑。研究结论可供类似工程设计参考。     

砂砾石地基上水闸底板弯矩预测的多元非线性回归模型

为了简捷地确定初步设计阶段水闸结构设计参数,加快设计进度,综合考虑砂砾石地基的弹性模量、闸墩荷载、闸孔宽度、底板厚度、闸墩高度、地基厚度等影响底板应力的主要因素,通过大量的有限元计算,分析了水闸参数对底板弯矩的影响规律,建立了基于多元非线性回归的底板中心弯矩预测模型.结果表明:底板中心弯矩与底板厚度、闸孔宽度、砂砾石地...     

银珍水电站闸墩应力分析及补强加固

采用三维有限元法,分析了银珍水电站4号闸墩在不同工况下的应力分布。结果表明,闸墩混凝土强度未达到设计标准,但对其稳定无明显影响。采用环氧砂浆对闸墩损坏部位进行补强加固,取得了良好的效果。     

国内大孔口水闸结构关键技术问题研究

由于国内传统水闸存在孔口小、形态单一且自动化程度低等局限,已满足不了国民经济建设需求,大孔口水闸建设势在必行。但是,现有设计规范尚未对大孔口水闸结构设计提出明确的计算方法。为此,从大孔口水闸结构自身特点出发,围绕地基不均匀沉降、闸基渗流稳定及水闸结构温控防裂等关键技术问题展开讨论并提出合理化建议如下:地基处理方面,应根据地基条件、结构特点以及施工条件等通过有限元数值分析,组合选用桩基法、换土垫层法、排水固结法、振冲法及深基础等地基加固技术;在闸基渗控方面,可依照防渗、排渗、反滤三者相结合的原则,因地制宜地选择渗控措施;对于水闸底板和闸墩结构,应根据工程实际情况组合选用结构分缝、控制混凝土浇筑温度、水管通水冷却、表面保温等温控措施,以解决大孔口水闸结构温控防裂问题。     

皮带机混凝土运输系统在沙沱电站施工中的应用

沙沱水电站坝体浇筑至337.0 m高程后,达到了闸墩施工的形象面貌。由于左侧坝段还处于低高程,右侧为预留过流缺口坝段,导致闸墩施工时交通不便、设备布置困难。为不占用门塔机模板吊装及材料吊运的工作时间,经反复对比后决定采用皮带机入仓系统承担混凝土的垂直运输。应用过程中成功解决了水分损失、外来水分侵入、骨料分离、细骨料损失等问题,混凝土强度、坍落度、砂率等各项设计指标满足要求。